[发明专利]基于模块扩展的数据中心网络拓扑系统的路由方法

说明书

技术领域

本发明属于互联网技术领域，具体涉及一种基于模块扩展的数据中心网络拓扑系统的路由方法，可用于实现数据中心网络服务器之间高效地通信。

背景技术

网络及信息技术的迅速发展，使得数据中心成为现代社会中科研单位、金融机构等各行业的服务中心，运载企业的核心业务，满足数据挖掘、存储、高性能计算等服务要求。因此，构建适用于企业发展需求的数据中心已成为服务运营商、科研单位、各门户网站等的IT重点建设项目，实现提升服务效率、降低运营成本、提高集中管理效率的目的。现阶段，随着数据中心应用范围的不断深入，数据中心规模持续扩大，数据中心设备成本增加，能耗开销激增，管理更加复杂；另外，业务传输量增加，达P(10¹⁵)级，甚至Z(10²¹)级，数据业务对服务质量、传输速度具有严格要求，上述业务特点使得现代企业对数据中心网络的服务质量、传输能力等提出新的要求。基于数据中心应用的广泛性及数据中心业务的特点，因此构建数据中心网络时，需要综合考虑诸多因素：网络的高可扩展性、高对分带宽、高容错性能、低时延、易管理、低成本开销等。

现有构建数据中心网络的方法很多，根据拓扑的设计思想不同，采用的设备、互连规则、扩展方式也有所不同，但目标都是最大限度地满足数据中心网络的性能要求。目前构建数据中心网络时多采用树形结构，或传统树形结构或胖树结构。传统树形结构采用高性能专用交换设备，以多根树方式连接交换机与服务器设备，以纵向扩展方式实现数据中心网络扩建目标，扩展规模与拓扑层数成正相关，即网络层数越高，网络规模越大，但传统树形结构的扩展规模受限于高层交换设备的端口数量，存在严重的过载问题，且层数越高，高层过载问题越严重，网络设备采用高性能专用设备，设备成本高，下行链路唯一，缺乏动态选择性，单点故障难以避免；胖树结构采用自上而下核心层、汇聚层、边缘层的三层结构模式构建数据中心网络，与传统树形结构相比，胖树结构以商用设备代替高性能专用设备，横向扩展取代纵向扩展方式，在一定程度上解决传统树形结构设备成本高、过载严重的问题，但胖树结构难以克服传统树形结构扩展能力受限于核心交换设备的端口数量的缺陷，胖树结构仍存在下行链路唯一、缺乏动态选择性、单点故障等缺点。

针对上述数据中心网络拓扑结构的不足，本申请人在201110361517.X专利申请中提出了一种基于模块扩展的数据中心网络拓扑结构，以克服网络扩展能力受限于交换机端口数量的缺陷，提高树形结构中下行链路的动态选择性，改善网络的容错性能。

参照图1，基于模块扩展的数据中心网络拓扑系统构建思想如下：网络拓扑基于模块思想构建，网络拓扑中包括m个基本模块101，每个基本模块是自上而下包括核心层104、汇聚层106及边缘层107，在核心层与汇聚层之间引入中间层105，每层均设置一组交换机，基本模块是由各层交换机设备及服务器连接而成的小网络；基本模块101内包括k个Pod结构109，基本模块内各层交换机设备及服务器数量均由k值确定；Pod结构是由汇聚层及边缘层交换机组成，每个Pod内包括k/2个汇聚层交换机及k/2个边缘层交换机，每个交换机包括k/2个上行端口及k/2个下行端口，汇聚层交换机与边缘层交换机以全互连方式连接；基本模块内包括k²/4个核心层交换机，每个核心层交换机包括k个下行端口及4个增设端口，包括k²/2个中间层交换机，每个交换机包括k/2个上行端口及k/2个下行端口；每个基本模块容纳k³/4个服务器。网络拓扑系统中，每个边缘交换机通过下行端口连接k/2个服务器，汇聚层交换机通过上行端口连接中间层交换机设备，核心层交换机通过其k个下行端口连接中间层交换机设备，通过4个增设端口连接相同基本模块及不同基本模块内相邻的核心层交换机设备，将各个基本模块连接成一个整体网络。

基于模块扩展的数据中心网络拓扑系统中，在基本模块的核心层与汇聚层之间引入中间层，保证网络拓扑在具有良好的多路径特性、高对分带宽的前提下，实现网络中下行链路的动态选择性，提高网络的容错性能，避免单点故障及下行链路唯一的缺陷；为实现网络扩建的目的，基于模块扩展的数据中心网络拓扑系统采用横向扩展或纵向扩展或混合扩展方式实现网络扩建，保证网络规模扩展不再受限于核心层交换机设备的端口数量。